PERMODELAN ALAT DISTILASI UNTUK PENYULINGAN MINYAK NILAM
PERMODELAN ALAT DISTILASI
UNTUK PENYULINGAN MINYAK NILAM
1 2 1,2Turmizi , Hamdani
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe
Jl. Banda Aceh-Medan Km.280 Buket Rata
1 Email : turmizi@pnl.ac.id
Abstrak
Dalam kehidupan sehari-hari banyak terlihat fenomena perubahan panas seperti memanaskan sesuatu benda dan mendinginkan suatu benda. Dalam
dunia industri atau fenomena perubahan panas dimanfaatkan untuk keperluan proses dengan menggunakan alat yang disebut penukar kalor atau (heat
exchanger) begitu juga dalam proses penyulingan minyak nilam dibutuhkan alat yang dapat mengkondensasikan uap dengan sempurna agar
menghasilakan minyak yang baik. Dalam penelitian ini akan dilakukan permodelan menggunakan Ansys Fluent R 14.5 dengan sistim pendinginan
berlawanan arah dengan laju uap secara continue. Hasil permodelan Alat Distilasi ini Efektifitas Perpindahan Panas Alat Distilasi ini mencapai 93%.
Kata kunci : Permodelan Alat Distilasi, Heat exchanger, Minyak Nilam
Abstract
In everyday life many visible phenomena of heat changes such as heating things and cooling an object. In the industrial world or the phenomenon of
heat change is used for the purposes of the process by using a tool called heat exchanger as well as in the process of patchouli oil refining required a
tool that can condense the vapor to perfect the good oil. In this research will be modeled using Ansys Fluent R 14.5 with the cooling system in the
opposite direction with steam rate continue. The result of this Distillation Device modeling Effectiveness of Heat Transfer of the Distillation Tool
reaches 93%. Keywords: Distillation Device Model, Heat exchanger, Patchouli Oil1. PENDAHULUAN sehingga proses destilasi tidak berjalan sempurna[2].
Masalah yang dihadapi dalam Tujuan akhir dari penelitian ini adalah pengembangan minyak nilam di Indonesia mensimulasikan satu Alat Distilasi dimana air adalah rendahnya rendemen minyak nilam. yang digunakan untuk proses destilasi ini Oleh karena itu dibutuhkan proses bersirkulasi dan berlawan arah dengan penyulingan yang optimal agar mendapatkan masuknya uap, air tersebut nantinya bisa juga hasil yang optimal. Belum maksimalnya di alirkan kembali ke dalam boiler, alat ini rendemen yang dihasilkan merupakan masalah juga bisa digunakan untuk menyuling aneka yang perlu dicari solusinya. Dari beberapa jenis minyak tanaman dengan proses destilasi konstruksi peralatan proses penyulingan yang yang dihasilkan dari proses pemanasan ditemukan di lapangan diketahui bahwa mengunakan uap panas yang dihasilkan dari tingkat keadaan uap masuk ketel bahan baku boiler yang berbahan bakar gas, Minyak yang berada pada kondisi uap jenuh[1]. dapat dihasilkan antara lain minyak Nilam.
Disini kita melihat kurangnya kualitas Oleh karena itu penulis mengangkat judul penyulingan bukan hanya di sebabkan oleh penulisan Penelitian ini dengan judul kurang efektifnya proses penguapan atau Permodelan Alat Distilasi untuk Penyulingan pemanasan pada proses pembakaran, ini juga Minyak Nilam. bisa juga di sebabkan oleh kurangnya efektifitas kerja dari alat penyulingan tersebut yang pada umumunya air yang digunakan untuk proses destilasi tidak bersirkulasi,
U = overall heat transfer coefficient
2. METODE A = luas permukaan pipa yang dilalui
uap (ft²) Permodelan ini mengunakan Software ∆T LMTD = beda antara suhu uap dan suhu air
Ansys Fluent R 14,5 berikut data yang di pendingin (°F)
input: Harga U tergantung dari bentuk pipa. Jika
Min Size Mesh : 10 mm pipa berbentuk coil maka nilai U-nya = 40.
Max Size Mesh : 90 mm Bila berbentuk tubular maka nilai U-nya = 200
Suhu Uap Masuk : 100°C [3].Tekanan Uap : 2 bar Suhu Air Pendingin Masuk : 25°C Tekanan Air Pendingin Masuk : 7.115 Psi
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
2.1 Parameter yang di amati Hasil dari simulasi ini di dapatkan dari
Analisa Perpindahan Panas menggunakan Efektivitas suatu heat exchanger Software Ansys Fluent yang dapat kita lihat didefinisikan sebagai perbandingan antara pada Tabel 1, dan data input dapat kita lihat perpindahan panas aktual denganperpindahan pada Tabel 2. panas maksimum yang mungkin terjadi dalam heat exchanger tersebut[3].
Tabel 1 Kondisi Temperatur Kondisi Temperature Air pendingin masuk 25°C Air pendingin keluar 37°C Suhu awal Kondensat 100°C
(1)
Suhu akhir Kondensat 25-30°C
Dimana: T 1in = Suhu Air Pendingin Masuk (°C) T 1out = Suhu Air Pendingin Keluar (°C)
Tabel 2 Data input
T 2in = Suhu Kondensat Masuk (°C) T = Suhu Kondesat Keluar (°C)
2ou
Kondisi Ket Perubahan fase uap menjadi fase cair
Suhu Steam 100°C disebut kondensasi. Saat kondensasi terjadi Tekanan 2 bar perpindahan (pengeluaran) sejumlah panas dari fase uap. Panas yang dikeluarkan untuk mengubah fase uap menjadi fase cair dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini : Q = U x A x ∆ T (2)
LMTD
Keterangan : Q = panas yang dikeluarkan per satuan waktu (Btu/jam) dan Tube
Gambar 2 Kontur Presure Shell
Dari gambar 2 di atas menunjukkan profil perubahan tekanan di dalam shell yang mula – mula pada shell in yang berwarna kuning bertekanan sekitar 20.63 Pa. Pada bagian
Gambar 1 Kontur temperatur shell dan tube
(warna merah muda) adalah kodisi kritis akibat laju perpindahan panas yang terjadi, jika suhu Pada gambar 1 memperlihatkan meningkat tekanan pun akan semakin tinggi, perubahan temperature yang terjadi pada di area ini tekanan air berkisar 120.240 Pa. bagian Shell terlihat di bagian saat air masuk
Pada bagian (warna merah tua) Tekanan air dari bawah air pada kondisi normal dan terjadi berkisar 170.040 Pa. Sedangkan tekanan air perubahan temperatur perlahan lahan akibat yang (warna hijau) adalah kodisi air saat laju perpindahan panas, di bagian tube dapat membentuk pusaran air, kondisi ini di kita perhatikan Perubahan temperatur steam akibatkan aliran air adalah turbulen, pada yang masuk dari atas begitu cepat terjadi. Pada kondisi ini Tekanan air berkisar -178.56 Pa
contour 1 (Shell) temperatur air yang masuk
dan terus menurun sampai bagian (warna biru) berkisar 25°C Sampai air keluar berkisar 38°C,
- 626.76 Pa, menurunnya tekanan di bagian sedangkan pada contour 2 (tube) temperatur
(warna biru) ini dikarenakan bagian ini adalah uap pada awal masuk berkisar 100°C hingga pusat pusaran air. Perubahan kondisi tekanan Temperatur destilat yang keluar berkisar 25°C. yang tidak beraturan ini di sebabkan oleh aliran turbulent yang aliran fluida yang partikel-partikelnya bergerak secara acak dan tidak stabil dengan kecepatan berfluktuasi yang saling interaksi. Akibat dari hal tersebut garis alir antar partikel fluidanya saling berpotongan. Turbulen mentransport partikel- partikel dengan dua cara dengan penambahan gaya fluida dan penurunuan tekanan lokal ketika pusaran turbulen.
3.3 Kontur Presure Tube Dari gambar 4 di atas menunjukkan saat awal air masuk antara 0.0922 (warna biru) pada bagian (warna hijau) kecepatan kembali menurun berkisar 0.6457 m/s dan terus meningkat sampai pada 1.4758 m/s ini adalah laju air yang paling cepat (warna merah). Perubahan kondisi ini di sebabkan aliran turbulen yang membuat kecepatan tidak stabil dan berubah ubah, Perubahan ini juga mengaitkan prinsip velocity yaitu semakin besar kecepatan maka semakin kecil tekanan yang di hasilakan.
Pada contour 2 (Tube) disini kita bisa perhatikan velocity uap pada saat awal masuk di bagian (warna biru) berkisar 49.005 m/s kecepatan pun semakin meningkat sampai pada bagian (berwarna kuning) berkisar
Gambar 3 kontur Presure Shell
686.076 m/s hingga sampai pada bagian (berwarna merah) berkisar 784.086 m/s. Dari gambar 3 di atas menunjukkan
Perubahan kondisi pada kaitan ini berkaitan profil perubahan tekanan di dalam shell yang juga dengan konsep Velocity yang kebalikan mula – mula pada tube in yang berwarna dari kondisi contour 1, bahwa apabila tekanan merah bertekanan sekitar 191612 Pa dan semakin besar maka kecepatan pun semakin terjadi penurunan tekanan pada shell yang kecil. berwarna biru hingga muda 6225.6 Pa. Kondisi ini jelas di sebabkan oleh laju
4. KESIMPULAN
pedinginan (destilasi), uap panas ini diserap oleh media pendingin (air), maka semakin Hasil permodelan Alat Distilasi ini dingin suhu destilat semakin rendah tekan
Efektifitas Perpindahan Panas Alat Distilasi yang di hasilkan. ini mencapai 93%. Pendinginan berlawanan arah sangat efektif dalam proses Alat
3.4 Profil Velocity
Ditilasi. Perindahan kalor di dalam Kondensor 19334550 KJ.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih saya ucapkan kepada Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Banda Aceh yang telah memberikan dukungan dalam penelitian ini.
Gambar 4 Profil Velocity Alat Destilasi
DAFTAR PUSTAKA
[1] Cengel, ”Heat Transfer A Practical
Aproach ”. Mc. Graw Hill: New York,
2003 [2] Harunsyah, dkk, “Jurnal Teknik Kimia”. Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2007
[3] Zulfikar, “Permodelan dan analisa Heat exchanger menggunakan CFD ”.
Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2012